机械加工制造中的绿色制造工艺分析

2017-04-02张斌阁

时代农机 2017年11期

张斌阁

（黑龙江建筑职业技术学院，黑龙江哈尔滨 150025）

基于传统机械加工方法，对绿色制造工艺所包涵的类型、特点以及应用等各方面的内容研究和讨论，以期找到绿色制造工艺在机械加工制造中应用的有效切入点，为我国实现机械加工制造的绿色制造以及保护环境提供理论支持。

1 绿色制造工艺技术概况

绿色控制是指在工业生产中，以资源合理配置以及环境保护为目的的新型制造工艺，主要通过产品的采购、运输、包装以及制造等程序来实现提高资源利用率，降低环境污染。绿色制造工艺主要是作为一种协调企业经济发展与环境关系的手段而在工业生产中得到广泛应用，作为一种新兴、高效和环保的制造手段，绿色制造工艺已经逐渐代替传统制造工艺成为了实现人类可持续发展的主要手段。事实证明，以质量为目的、成本为核心、资源合理配置以及环境保护为衡量标准的绿色制造工艺已经成为当前企业实现经济效益和环保并举的主要平衡点。

2 机械加工制造中绿色制造工艺类型

机械加工制造中绿色制造工艺的类型主要是以绿色制造的基本要求为参照来进行的，将绿色制造工艺分为环保型工艺、能源节约型工艺以及资源节约型工艺，本节主要针对这3种绿色制造工艺进行讨论。

（1）环保型工艺。机械加工实际上就是一个生产要素的输入和输出的行为，输入是指生产过程中原材料的添加过程，而输出则是指原材料加工成产品后的输出行为，而产品输出的同时，还会伴随有许多其它物质的输出，如噪音、粉尘、废渣以及油污等，环保型工艺主要是在提高机械加工效率的同时，减少废弃物的排放，该类型的制造工艺能够在一定程度上减少污染，减少后期污染后处理的工作量。

（2）能源节约型工艺。机械产品从原料采购到产品成型过程中资源消耗最大的阶段就是机械加工过程，在该过程中能源消耗主要体现在能量的有用功转化，即能源资源大部分转化为机械能，少部分转化为热能，而转化为热能的这部分能量则通过热量散失的方式而消耗，这种形势的消耗是能源资源浪费的主要途径。在机械加工过程中，摩擦耗热以及噪声或者振动而损失的热量都在一定程度上导致了能源资源在机械加工过程中的浪费，而且还会导致工件加工精度低和效率低等状况，这不仅会降低企业的经济效益，而且还会对企业的生产环境以及自然环境都产生一定程度的危害。

（3）资源节约工艺技术。资源节约型工艺技术主要是指对机械产品的加工工艺进行简化，从而实现对原材料的节约和系统的优化。在实际加工过程中，往往通过降低加工余量、降低能耗以及减少切削液的使用来达到节约原料，提高资源利用率的目的。随着技术的发展，资源节约工艺主要是通过先进的设计理念来减少工件的质量和废品率，并通过先进的技术手段，如无屑加工、干式加工以及先进的切削技术来提高资源的利用率。

3 绿色制造工艺的特点

（1）绿色发展的目标。随着我国经济的快速发展，我国政府提出了可持续发展的战略，而绿色制造工艺作为新兴的加工工艺，最鲜明的特点就是走可持续发展的道路，进而实现绿色再制造的目标。随着全球能源资源危机以及环境污染问题日渐加剧，能源资源节约与环境保护成为了全社会关注的重心，借助绿色制造工艺解决资源和环境问题是目前工业上常用的一种方法。

（2）先进发展思想与技术的应用。绿色制造工艺是基于传统的制造工艺基础上发展而来的，通过绿色、可持续思想作为引导，再制造工艺逐渐弥补了不足点，并对环境污染和能源资源危机等问题进行了解决和控制，所以机械加工中，绿色再制造工艺的一个显著特点就是由先进的发展理念和绿色环保思想为引导，以先进的制造工艺为依靠而进行的。

（3）绿色制造工艺的种类不同，所对应的事项也存在差异性。前文已经指导绿色制造工艺是由资源节约、能源节约以及环保型工艺这三种工艺类型所构成的，由于这三种工艺类型的侧重点不同，所以所依靠的技术手段也各不相同，且各自具有其独特性。其中，资源节约型工艺是以资源节约，降低资源消耗为主要前提的绿色制造工艺，能源节约是通过降低机械制造过程中的热损耗以及能源消耗来实现绿色制造和可持续发展的工艺，环保性工艺则主要是通过减少噪音、废水和废气等的排放来进行工业生产的加工工艺。

4 机械加工制造中绿色制造工艺的应用

（1）干式切削工艺的应用。干式切削主要是为了降低对资源的消耗并且降低排放到环境中的污染物，而在不适用切削液的前提下进行施工的一种机械加工工艺，干式切削主要分为干式齿轮加工工艺、干式车削、铣削以及磨削工艺，而在这些工艺中，在工业产品加工中应用最为广泛的就是干车削，即在材质较软的材料上进行加工，加工完成后再通过热处理等手段来实现工件硬度和抗拉强度等提高。

（2）通过MQL润滑的准干式切割工艺的应用。由于产品的硬度和抗拉强度要求，导致干切削过程中完全使用较软材料进行加工的方式很难实现，所以在机械加工中，微量润滑技术相应而出，成为当前切削液的主要替代品。MQL是通过空压机将切削油雾化从而实现加工过程中材料的润滑目的，在工件加工过程中，对切削区域进行喷洒，以确保工件和切削刀具的良好接触，并确保切削废屑不会肆意飞溅污染环境。MQL润滑油多选用对人体无害的植物油或者动物脂肪提炼的油，其用量主要与雾化效果有关，应用后工件表面清洁、干净且整个加工过程中没有废屑等污染物产生，所以对环境起到了一定保护作用。

（3）优质清洁表面工艺的应用。优质表面清洁和处理工艺是指通过先进的表面处理技术对工件表面进行处理，以达到产品的外观要求，且降低传统表面处理方式如酸洗、碱洗以及喷漆等工艺对环境的污染，现场用的先进表面处理技术有：电涌、自动涂装技术、等离子喷涂技术以及超音速喷涂技术等，这些方法的应用不仅可以提高材料的表面光洁度而且还可以在一定程度上提高产品的使用性能如耐磨、硬度提高以及美观等，这些工艺的普及和应用在一定程度上降低了机械加工对环境的污染，并提高了工件的耐磨性、耐腐蚀以及表面硬度，逐渐在汽车零部件、仪表仪器、家用电器等上应用。

（4）成形工艺制造的应用。机械加工中的成形工艺主要是指将材料加工成形的工艺如粉末冶金、烧结、锻造、轧制、机加以及数控加工等，其中数控加工以及精密加工能够在一定程度上提高产品的利用率和生产效率，而对于一些复杂零件使用数控加工以及冷挤压和冷喷涂等手段可以在一定范围内实现降低工件残余应力，提高工件精度的目的。

（5）风冷却切削制造工艺的应用。在机械加工中，虽然采用软料加工可以使用干式切削的方式，但是任何材质进行机械加工时都会产生热量，从而对工件性能以及刀具产生不可估量的损害，而风冷技术就是利用空气中的水分借助除湿器等设备实现工件加工过程中的湿润和冷却，通过风冷作用带走工件上的热量，可以在一定程度上减少切削液、植物油或者脂肪油给环境带来的污染问题，而在利用风冷技术冷却切削件时，一定要在风冷装置中设置过滤网等零部件，以过滤切削废屑，从源头上杜绝环境污染。